成像狭缝对热红外高光谱成像仪接收能量的影响

由于热红外高光谱成像仪的狭缝宽度与成像波长在同一量级,光在其内部传播时能量发生损失而不能全部被探测器像元接收,因此基于几何光学的计算像元能量的方法已不再适用。为了探究能量损失情况,采用时域有限差分方法计算了热红外高光谱成像仪中光聚焦入射狭缝前表面时狭缝后光强的分布,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论得到了远场光强分布,从而分析了不同狭缝宽度、狭缝厚度时能量的损失情况,并搭建了实验装置进行验证。结果表明,随着狭缝宽度增加,能量损失逐步减小,且能量主要是由于狭缝后方光波衍射导致能量不能全部进入后级成像镜头而损失,在狭缝内部损失的能量很少。当狭缝宽度为几十微米量级时,狭缝厚度对能量损失影响不大。     

基于填充液晶的金属狭缝阵列结构对光束的调控

利用表面等离子体调控光束传输,在微纳集成光学及光通信领域有广泛应用。提出了一种狭缝中填充液晶的金属微纳阵列结构理论设计。利用表面等离子体传输效应,通过设定狭缝宽度、外加电场改变液晶的方位角控制相位延迟等参数,设计不同新颖效果的金属微纳光学透镜。利用时域有限差分(FDTD)法对三狭缝、六狭缝及五狭缝阵列结构进行数值模拟表明,上述结构分别实现光束偏转、光分束及光聚焦效果。偏转角、分束角及焦点位置随着狭缝宽度及方位角的改变而变化,从而实现对光束的调控作用。设计结构简单,可以通过电子束刻蚀系统等实验设备加工,具有较好的应用前景。     

细丝直径的简捷连续测量

本文提出一种利用激光所产生的单丝衍射的强度分布,连续精确测量细丝直径的简捷方法,具有测量简捷、精确度很高及所需设备简单等优点。原理考察坐标系(x~1,y~1)上的观察屏平面与宽度为b的单狭缝相距为Z,在Z远大于宽度b且观察范围的线度远小于Z的情况下,令波长     

狭缝投影位置传感技术及其在精密定位中的应用

提出了一种基于狭缝投影的位置传感技术，阐述了此技术的传感原理及其在精密定位中的应用。准直激光束照明的投影狭缝由一个透镜以掠入射角度投影在被测物体上，狭缝投影经过被测物体表面的反射和另一个透镜的成像在探测双缝上形成投影狭缝像。探测双缝放大成像在双像限探测器上，投影狭缝像透过探测双缝的光强分别被双像限探测器的两个像限所接收，通过检测双像限探测器两个像限上的光强获得被测物体的位置。实验验证了此传感技术的可行性，其位置重复测量偏差小于32nm（1σ）。     

彩虹全息综合狭缝的理论分析

本文对一步无狭缝彩虹全息中平移物体和透镜形成的综合狭缝的位置和宽度进行了比较全面的理论分析,并提出了获得综合狭缝的一种新方法。     

基于H形金属狭缝阵列结构双共振谷折射率传感特性

提出了一种基于H形金属狭缝阵列的新型结构。利用该结构形成的法布里-珀罗腔(Fabry-Perot,F-P)来加强表面等离激元的耦合作用,以获得一种双共振反射现象;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。采用时域有限差分法研究了该结构中狭缝长度、宽度、金膜厚度等参数对双共振反射现象的影响。研究发现,双共振谷波长可由以上主要参数有效调控,当竖直狭缝长度为150nm、水平狭缝长度为200nm、狭缝宽度为50nm、金膜厚度为300nm时,该结构具有较好的双共振反射现象,其灵敏度分别为590和1199nm/RIU。该发现为新一代高性能表面等离子共振传感器设计提供了理论参考。     

硅基狭缝脊形波导的几何尺寸对光场分布的影响

文中采用时域有限差分模拟的方法,研究了狭缝脊形波导中狭缝的宽度、狭缝两侧波导的宽度以及狭缝的深度对狭缝脊形波导光场分布的影响。在狭缝脊型波导中, 随着狭缝宽度的增加, 其归一化光功率先增大后减小;同样,光功率随着狭缝两侧波导的增加也呈现出先增加后减小的现象;随着狭缝刻蚀深度的增加,归一化光功率是逐渐增大的。通过比较狭缝中归一化光功率的值,将其影响量化,进一步找到最合适狭缝脊形波导的几何尺寸。实验结果表明,当狭缝的宽度为40 nm,两侧波导的宽度为220 nm,狭缝刻蚀深度为220 nm时,归一化光功率达到最大值为13.54 %。该仿真结果有助于优化狭缝脊形波导与调制器制造和集成。     

狭缝宽度的衍射法测量研究

针对太阳绝对光谱辐照度仪研制过程中入射狭缝光阑高精度测量的实际需求,研制了基于激光衍射的狭缝宽度检测系统。该系统以激光作为光源,使用NMOS线列探测器作为检测传感器、以混合信号单片机C8051F为主控处理器,结合CPLD作为时序发生器和片上12位模数转换器,并采用最小二乘法对测量数据进行拟合提取条纹中心位置,实现了狭缝的高精度检测。系统可检测狭缝范围为0.02-0.5 mm,并在对太阳绝对光谱辐照度仪中标称为0.1 mm的狭缝测量中获得了3.25?10-3 µm测量不确定度。     

气体放电强线光谱光源光通量分光测量法的研究

本文主要讨论了强线光谱气体放电光源的光通量分光测试法的有关问题，研究了单色仪狭缝宽度对测得的谱线相对强度分布及光通量的影响．并分析了分光法引起误差的原因，同时对不同狭缝宽度下测量光通量的稳定性作了分析和计算．     

牛顿环条纹宽度与可见度的研究

为了更深刻地认知牛顿环条纹,推导了牛顿环条纹的宽度公式;分析了当折射率N增加时相邻两级亮、暗条纹的距离都会减小的原因;研究了同一波长对应的同一级亮、暗条纹的宽度的差异;论证了明、暗条纹的宽度都会随级数k增加而减小的规律;比较了用钠光灯测量平凸透镜的曲率半径R时两种处理双波长问题的方法;讨论了钠光灯双波长对条纹可见度的影响;最后指出了牛顿环条纹可见度最小时对应的级数k是平凸透镜曲率半径R的函数。     

Scanning near-field millimeter-wave microscopy using a metal slitas a scanning probe

In this paper, a novel type of scanning near-field millimeter-wave microscopy using a metal slit-type probe is proposed. A tapered reduced-height rectangular waveguide forms the slit aperture, which has a width much smaller than one wavelength λ and length of the order of λ. The slit probe can be operated in the TE₁₀ mode and, thus, results in high transmission efficiency, even when the width is exceedingly small. An image reconstruction algorithm based on computerized tomographic imaging is used to obtain two-dimensional near-field images. Experiments performed at 60 GHz (λ=5 mm) show that image resolution equal to the slit width (~80 μm) is achieved. As an application of this scanning slit microscopy, visualization of transition phenomena of photoexcited free carriers in silicon have been successfully demonstrated, yielding useful information on the dynamics of free carriers in semiconductor materials     

彩虹全息术综合狭缝的理论分析

本文从像面光场移动的观点对一步无狭缝彩虹全息术中平移物体和透镜形成的综合狭缝进行了理论分析，并提出了一种新的综合狭缝二步彩虹全息方法．     

远程激光拉曼光谱探测系统前置光学系统设计

为实现远程物质高空间分辨力的拉曼光谱探测,设计了共孔径远程激光拉曼光谱探测系统的前置光学系统。光学系统采用共孔径结构,实现了激光发射系统、拉曼光收集系统及微区成像系统的共孔径、共光轴。设计的光学系统能够对激光进行聚焦以缩小激光光斑尺寸,使系统具有优于0.125 mrad的空间分辨率。该拉曼光收集透镜有效通光口径为50 mm,拉曼散射光在耦合透镜焦平面上的像高小于25m,可以与50m狭缝宽度的光谱仪进行空间光耦合,也可使用50m芯径的光纤来耦合光学系统与光谱仪。该系统可用于远距离物质的激光聚焦、拉曼光谱探测及微区成像。     

基于椭圆斑点序列图像估测清晰成像的方法

采用透镜成像的单目视觉测量模型进行位移测量时,需要知道清晰成像斑点的中心坐标。当物体发生位移时,为了获取清晰成像斑点,需要调整透镜位置,使其服从透镜成像规律。但是由于透镜制造缺陷,其焦点不是理想的一个点,而是一段小区域,当成像接近清晰时,通过微动调整透镜位置,成像清晰程度基本不变,这就是成像的不敏感区域,又称死区,因此要想获得清晰的透镜成像位置变得十分困难。为了解决这一问题,本文提出了一种基于斑点序列图像估测清晰成像位置的方法,即分别获取透镜不同位置下的斑点图像,通过图像处理得到斑点图像短径和中心坐标,根据理论推导的解析模型,对椭圆短径分成两段拟合,求取交点位置,该交点位置即为估测的清晰图像位置。最后通过实验,将透镜调整至估测的清晰图像位置并获取图像,采用边缘梯度检测和像素均值检测,验证了该位置就是清晰的透镜成像位置。     

不用狭缝的三维漫射体一步彩虹全息术

对A.Beauregard的方法进行了新的理论分析,发现通过移动成像透镜得到的合成狭缝应该定位在成像透镜所在的平面上,而不是在其后焦面上;合成狭缝的宽度也应该由下式确定:W=2丸//sJo 并对上述理论分析结果进行了实验验证。     

用干涉滤波技术实现图像相减

本文提出了一种用干涉及滤波技术实现图像相减的简单方法。将两相减图像放在透镜的前面,在平行光照射下,在透镜的后焦面上得到两图像的傅氏谱的干涉,通过适当的滤波,可滤去图像的相同部分,从而在输出得到它们的相减。     

Millimeter Wave Imaging System Using Monopole Antenna with Cylindrical Reflector and Silicon Lens

We built a reflection imaging system that uses a monopole antenna with a cylindrical reflector and silicon semi-spherical lens for millimeter waves to identify detachments of alabaster from support material such as wood and stone, which can be subject to painting deterioration. Based on the electric field property near the monopole antenna in the system and the lens effect, the system was able to clearly image a test sample made of 2-mm width aluminium tape, which was placed within a range of approximately 10 mm from the lens. In practical imaging testing using a detachment model, which consists of alabaster and wood plating, the result also showed the possibility of observing slight detachment of the alabaster from the wood more easily than an imaging with large numerical aperture.